2. 암석의지질적특성 및물리적성질

2. 암석의지질적특성 및물리적성질

정의 - 암석 : 하나또는둘이상의광물이자연적으로모여생긴집합체. - 광물 : 자연계에서산출되는무기물의단체또는화합물로화학성분이일정하거 나한정된범위안에서변하는고체. 고체가아닌수은과천연가스, 무기물이아닌 석탄, 석유등은준광물 (mineraloid) 에해당. Ex) 장석, 석영, 운모, 각섬석, 방해석 생성요인에따른분류 - 화성암 (igneous rock) : 마그마가지표에분출되거나지각에관입하여냉각, 고결된암석 - 퇴적암 (sedimentary rock): 풍화 / 침식된암석이나생물의유해가쌓여굳어진암석 - 변성암 (metamorphic rock): 높은압력 / 온도로인해화학성분의가감이나교대가일어난암석

1) 화성암 심도 ( 생성온도 ) 에따른분류 - 심성암 (plutonic rock; 深性岩 ): 심부에관입된마그마가천천히식으면서광물입자가큰암석이됨. - 반심성암 (hypabyssal rock; 半深性岩 ): 비교적천부에관입하거나심부에서결정화과정중천부로이동하여입자가중립질이거나반상질 (porphyritic texture) 인암석. - 화산암 (volcanic rock; 火山岩 ): 분출암 (extrusive rock) 이라고도한다. 지표로분출, 빠르게냉각되어광물입자가작거나생성되지못함. 반상조직 ( 반정, 석기 ) 입상조직

암석조직 (texture) 의구분 - 입상조직 : 입자가발달된구조 ( 괴상 / 유리질 ). 입자의크기분포에따라등립상 (equigranular), 세리에이트 (seriate), 반상 (porphyritic) 으로나누어볼수있다. 입자의크기에따라서는조립질 (coarse-grained), 중립질 (medium-), 세립질 (fine-) 로나눌수있다. SiO 2 ( 실리카 ) 함량에따른분류 - 산성암 (acidic rock; 酸性岩 ): SiO 2 가 66% 이상, 밝은색, 규장질암 (felsic rock feldspar + silica) 이라고도함. 화학의산성과는의미가다름. - 중성암 (intermediate rock; 中性岩 ): SiO 2 가 52~66%. - 염기성암 (basic rock; 塩基性岩 ): SiO 2 가 45~52%, 고철질암 (mafic rock; 苦鐵質岩 ) 이라고도한다. 마그네슘과산화철이풍부하여주로어두운색을띰. - 초염기성암 (ultramafic rock): SiO 2 가 45% 이하. 장석 ( 長石 ; feldspar): 알루미늄을포함하는규산염광물의일종. 지각의 60% 를차지.

표 2.1 화성암의분류 조직에의한분류 SiO 2 (wt.%) 함량에 의한분류 산성암중성암염기성암초염기성암 > 66 66-60 60± 55± 52-45 < 45 유리질 화산암 (volcanic rock) 유문암 (rhyolite) 석영안산암 (dacite) 조면암 (trachyte) 안산암 (andesite) 현무암 (basalt) 반심성암 (hypabyssal rock) 화강반암 (granite porphyry 화강섬록반암섬장반암섬록반암 (granodiorite- porp (syenite- por (diorite porph ) hyry) phry) yrite) 휘록암 (diabase) 발견되지않음 완정질 심성암 (plutonic rock) 화강암 (granite) 화강섬록암 (granodiorite) 섬장암 (syenite) 섬록암 (diorite) 반려암 (gabbro) 감람암 (peridotite) 화강암화강섬록암섬장암섬록암

유문암 안산암 안산암 현무암? 흑요석 반려암

2) 퇴적암 분류 - 쇄설성 (clastic; 瑣屑 ) 퇴적물 : 퇴적전부터고체상태의퇴적물. - 화학적퇴적물 : 암석파편의용액이침전, 퇴적됨. - 유기적퇴적물 : 생물의유해가퇴적됨. 퇴적물주요구성물질 ( 지름 : mm ) 퇴적암의명칭 자갈 (>2) 역암 (conglomerate) 쇄설성 퇴적물 수성퇴적물 모래 (2~0.06) 실트 (0.06~0.004) 점토 (<0.004) 화산력 (>32) 사암 (sandstone) 미사암 (siltstone) 셰일 (shale), 이암 (mudstone) 화산각력암 화성퇴적물 lapilli (4~32) 화산력응회암 화산회 (<4) 응회암 (tuff) CaCO 3 석회암 (limestone) 화학적퇴적물 NaCl SiO 2 암염 (halite) 쳐어트 CaSO 4 석고 (gypsum) 산호, 푸주리나 석회암 (limestone) 유기적퇴적물 방산충 쳐어트 식물 석탄 (coal)

사암 이암 셰일 응회암 처어트

조성입자에의한분류 종류 Wentworth 등급암종 왕자갈 (boulder) > 256 mm boulderstone 큰자갈 (cobble) 64-256 mm cobblestone 중자갈 (pebble) 4-64 mm conglomerate 가는자갈 (granule) 2-4 mm conglomerate 모래 (sand) 1/16-2 mm sandstone 실트 (silt) 1/256-1/16 mm siltstone 점토 (clay) 1/256 mm 미만 claystone 교결물질의분류 - 규질 (siliceous) 광물 : 풍화에강함. - 석회질 (calcareous) 광물 - 점토질 (clayey) 광물 : 풍화에약함

3) 변성암 - 동력 ( 動力 ) 변성암 : 대규모지각변동에의한큰압력으로발생. 비교적넓은지역에발생하므로광역변성암이라고도함. - 접촉변성암 : 관입된마그마의열에의해변성을받은암석. 보통마그마접촉부에서만변성되며열변성암이라고도함. 분류 변성되기전의 암석 조직변성암의명칭기타 셰일 약한엽리 슬레이트 ( 점판암 -slate) 저온 저압 동력변성암 ( 광역변성암 ) 셰일엽리천매암 (phyllite) 셰일편리편암 (schist) ( 변성도증가 ) 셰일, 사암, 화강암등 편마구조 편마암 (gneiss) 고온 고압 셰일호온펠스호온펠스 (hornfels) 접촉변성암 ( 열변성암 ) 사암입상변정질규암 (quartzite) 석회암입상변정질대리암 (marble) 초염기성암입상변정질사문암 (serpentinite)

슬레이트천매암운모편암 (mica schist) 편마암호온펠스대리암

2.2 조암광물 - 종류 : 암석을구성하는광물로서약 2,000 여가지에달함. 석영, 장석, 운모, 각섬석 (hornblende), 휘석 (augite), 감람석 (olivine), 방해석 (calcite), 고령석 (kaolinite), 백운석 (dolomite). - 주요성분 : 규산염 (silicate), 산화물 (oxide), 탄산염 (carbonate), 황산염 (sulphate), 염화물 (chloride). - 무색 / 유색광물 : 석영, 장석, 백운모등 / 감람석, 휘석, 각섬석, 흑운모등. 광물명화학조성비중색깔조흔색 석영 (quartz) 정장석 (orthoclase) 사장석 (plagioclase) 백운모 (muscovite) 흑운모 (biotite) 각섬석 (hornblende) 휘석 (augite) 감람석 (olivine) 방해석 (calcite) 녹니석 (chlorite) 석류석 (garnet) SiO 2 2.65 무색, 백색, 담회색백색 KAlSi 3 O 8 2.60 백색, 홍색, 담회색백색 Na, Ca, Al 의규산염 2.70 백색, 회색백색 K, Al 의규산염 2.80 백색, 무색, 갈색백색 K, Al, Fe 의규산염 2.8~3.4 흑색, 암갈색, 암녹색백색 Mg, Fe, Ca, Al 의규산염 3.0~3.5 녹흑색, 청록색, 녹색회록색 Mg, Ca, Al, K, Fe 의규산염 3.3~3.5 암녹색, 청록색, 갈색회록색 (Mg,Fe) 2 SiO 4 3.2~4.3 황록색, 올리브녹색백색 CaCO 3 2.72 무색, 백색, 회색백색 Mg, Al, Fe, Mg 의규산염 Mg, Al, Ca, Fe, Mn 의규산염 2.6~3.2 청색, 암녹색, 흑녹색녹회색 3.4~4.2 청적색, 흑갈색, 담녹색백색

2.3 암석과암반 - 구분 : 협의의암석은암반과불연속면 ( 미세균열과공극제외 ) 의유무에의해 1) 암석 구분된다. 이때의암석을무결암이라함. - 역학적이방성 : 조암광물의결정방향에따라다른역학적성질을보이는것 ( 등방성 ). 예 ) 편마암 vs. 대리암. 그림. 압축강도와탄성계수의이방성

2.3 암석과암반 - 암석의불균질성 : 같은부지에서채취한시료들도위치 ( 심도 ) 에따라물성변화 를보인다. 압축강도의경우화강암이나사암 3~5 개, 대리석 2~3 개, 석탄 10 개이상의측정이필요. 그림. 압축강도의불균질성

2.3 암석과암반 2) 암반 - 불연속면 : 단층, 층리, 절리, 엽리등, 0 또는낮은인장강도를갖는연약면. 그림. 암반범위에따른불연속면발달정도의변화

2.4 암석의풍화 - 정의 : 암석이저온저압의지표환경에서 ( 공기, 물, 동식물등에노출되어 ) 화학적 으로변질되고 ( 화학적풍화 ) 물리적으로깨지는것 ( 물리적풍화 ). - 영향요소 : 기후조건, 지형, 광물조성, 시간등. 1) 물리적 ( 기계적 ) 풍화 - 온도변화 : 낮과밤의기온차에의한팽창및수축이원인. - 결빙 : 물의밀도가가장높은 4 C 이하의온도에서특히얼음이생성될때암석 공극이나틈새에존재하는물의부피가증가 (9%) 한다. - 응력변화 : 심부고압상태에서융기 / 침식에의해저압환경으로바뀌어암석에 틈새가생기고점차분해되어간다. - 광물결정 / 뿌리생장 : 암석틈새에광물용액의침전 / 결정화에의해, 나무뿌리의 생장에의해암석이파괴됨. - 기타 : 산불에의한가열, 벼락의충격.

2.4 암석의풍화 2) 화학적풍화 - 일반적특징 : 기존암석의구성성분과조직을변화시킨다는점에서물리적풍화 보다강력하다. 주로암석의표면에서발생하므로 ( 물리적풍화에의해 ) 표면적이클수록효과적이다. - 가수분해 (hydrolysis): ( 규산염 ) 광물이물과반응하여분해되는현상 예 1) 정장석 고령석 (2 차광물 ) 보옥사이트 : 예 2) 감람석의분해 : Mg 2 SiO 4 + 4H + + 4OH - 2Mg 2+ + 4OH - + H 4 SiO 4

2.4 암석의풍화 - 용해 (dissolution) 예3) 방해석의용해 : CaCO 3 (calcite) + H 2 CO 3 Ca 2+ + 2HCO 3 - - 기타 : 산화, 환원, 수화작용, 탄산화등